專利名稱：用于原位觀測(cè)的三電極電解池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及表面觀測(cè)分析設(shè)備的微觀表面電化學(xué)原位分析技術(shù)， 更具體地說(shuō)，涉及一種用于原位觀測(cè)的三電極電解池，該電解池能夠有利
背景技術(shù)：
電化學(xué)原子力顯微鏡(以下簡(jiǎn)稱ECAFM)、掃描電子顯微鏡(以下簡(jiǎn) 稱SEM)等表面觀測(cè)分析設(shè)備的微觀表面電化學(xué)原位分析技術(shù)是借助專用 的三電極電解池得以實(shí)現(xiàn)。目前，傳統(tǒng)的三電極電解池10的輔助電極12 主要釆用點(diǎn)式或環(huán)形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中，環(huán)形結(jié)構(gòu)如圖l所示，該輔助電極 12釆用直徑約為1 mm的鉑金細(xì)絲，在電解池10本體11內(nèi)形成一個(gè)與工 作電極(即試樣1)同心的圓環(huán)，并鑲嵌于本體11的環(huán)形凹槽內(nèi)，而試樣 1 (見圖4a)則設(shè)于本體ll底部向內(nèi)凸起的試樣腔13內(nèi)，圖1中的131、 121、 lll分別為工作電極引線、輔助電極引線和參比電極引線，14為參 比電解。此類電解池存在以下缺點(diǎn)
(1) 相比于工作電極，該輔助電極12面積極小，尤其是點(diǎn)式輔助電 極，其面積甚至可以忽略不計(jì)，明顯不符合電化學(xué)測(cè)試的輔助電極面積要 不小于工作電極面積的基本原則。輔助電極的作用是和設(shè)定在某一電位下 的工作電極組成一個(gè)串聯(lián)回路，使得工作電極上電流暢通。而當(dāng)輔助電極 面積過(guò)小時(shí)，電流回路不暢通，電阻增大，會(huì)造成系統(tǒng)誤差偏大，掩蓋了 試樣的真實(shí)電化學(xué)行為。
(2) 該輔助電極12與工作電極不是傳統(tǒng)的對(duì)立配置，既使是面積較 大的圓環(huán)式對(duì)極也幾乎與試樣處于同一平面，并以試樣l中心為圓心，導(dǎo) 致電化學(xué)行為在近輔助電極12的區(qū)域內(nèi)(試樣邊緣區(qū)域)較強(qiáng)烈，而遠(yuǎn)離 輔助電極12的區(qū)域內(nèi)(試樣中心區(qū)域)則較弱，即邊緣效應(yīng)，從而無(wú)法保證整個(gè)工作電極上的電流分布均勾。尤其是當(dāng)觀測(cè)局部腐蝕行為時(shí)更突出， 使測(cè)試結(jié)果會(huì)因觀測(cè)區(qū)域的不同而差異明顯，難于捕捉腐蝕的初始行為。
請(qǐng)參閱圖4a所示，采用該電解池IO進(jìn)行ECAFM (或SEM)觀測(cè)不銹鋼試 樣1的點(diǎn)蝕2行為時(shí)，點(diǎn)蝕2主要在ECAFM (或SEM)的有效觀測(cè)區(qū)域以 外部分(即虛線圈外)形成，而有效視場(chǎng)區(qū)域以內(nèi)部分(即虛線圈內(nèi))的 點(diǎn)蝕2行為，尤其是局部腐蝕行為十分輕微甚至沒(méi)有，因此邊緣效應(yīng)十分 明顯，極不利于觀測(cè)。
(3)傳統(tǒng)的電解池IO在觀測(cè)金屬，尤其是不銹鋼的點(diǎn)蝕等局部腐蝕 行為時(shí)，更因局部腐蝕行為的隨機(jī)性，而造成實(shí)驗(yàn)觀測(cè)成功概率降低，并 制約著對(duì)腐蝕行為生長(zhǎng)期，尤其是萌生期的真實(shí)觀測(cè)分析。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于 原位觀測(cè)的三電極電解池，該電解池能夠增大輔助電極面積，避免發(fā)生邊 緣效應(yīng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案
該用于原位觀測(cè)的三電極電解池，該電解池包括本體、設(shè)于本體內(nèi)的 參比電極和輔助電極，本體上端開口，底部設(shè)有向內(nèi)凸起的試樣腔，試樣 腔外側(cè)的本體底部上開有環(huán)形凹槽，輔助電極嵌于凹槽內(nèi)，該電解池還包 括輔助電極附件，輔助電極附件呈圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，下端開口，頂端開有圓孔， 內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，輔助電極附件罩設(shè)在試樣腔外惻的本體底部上，并與輔 助電極相接觸。
所述的輔助電極附件將試樣腔罩于其內(nèi)，并且輔助電極附件的頂端高 度高于試樣腔的頂端高度。
所述的輔助電極附件罩設(shè)于輔助電極的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，并且輔助電極與 輔助電極附件的外壁或內(nèi)壁相接觸。
所述的輔助電極附件的材料為導(dǎo)電材料。
所述的輔助電極附件的材料為惰性金屬或石墨。
在上述技術(shù)方案中，本實(shí)用新型的用于原位觀測(cè)的三電極電解池通過(guò)增加一個(gè)類似"罩子"形狀的輔助電極附件，將工作電極罩于其內(nèi)，并與 輔助電極相接觸，從而大大增加了輔助電極的面積，優(yōu)化了輔助電極與工 作電極的空間配置，從而避免了邊緣效應(yīng)的發(fā)生，提高了在線觀測(cè)不銹鋼 的點(diǎn)蝕等局部腐蝕行為的成功概率，尤其能夠有效觀測(cè)局部腐蝕行為的萌 生期，為驗(yàn)證和修正腐蝕行為機(jī)理提供了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。


圖l是傳統(tǒng)的環(huán)形輔助電極的三電極電解池的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型的用于原位觀測(cè)的三電極電解池的結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型的電解池結(jié)構(gòu)剖視示意圖4a、圖4b分別為釆用傳統(tǒng)和本實(shí)用新型的電解池進(jìn)行ECAFM觀測(cè) 不銹鋼點(diǎn)蝕行為的效果圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。 請(qǐng)參閱圖2~圖3所示，本實(shí)用新型的用于原位觀測(cè)的三電極電解池 20與傳統(tǒng)的三電極電解池IO基本相同，同樣也包括本體21、設(shè)于本體21 內(nèi)的參比電極25和輔助電極22,本體21上端開口，底部設(shè)有向內(nèi)凸起的 試樣腔23,用于安放試樣1 (見圖4b),試樣腔23頂端還開有圓孔232; 在試樣腔23外側(cè)的本體21底部上開有環(huán)形凹槽，材料為銷金細(xì)絲的輔助 電極22嵌于凹槽內(nèi)，從而形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。圖2 圖3中的231、 221、 211 分別為工作電極引線、輔助電極引線和參比電極引線，分別與試樣腔23 內(nèi)的試樣l、輔助電極22以及參比電極25相連接。不同的是，該電解池 20還包括一輔助電極附件24，輔助電極附件24呈圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，下端開口， 內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，類似于一 "罩子"形狀，并且輔助電極附件24的頂端開 有圓孔241，在觀測(cè)時(shí)用于ECAFM的探針伸入。輔助電極附件24伸入本 體21內(nèi)，罩設(shè)在試樣腔23外側(cè)的本體21底部上，并且與輔助電極22相 接觸。具體的是，該輔助電極附件24可罩設(shè)在輔助電極22的外側(cè)或內(nèi)側(cè)， 并且輔助電極22與輔助電極附件24的外壁或內(nèi)壁相接觸。圖3所示即罩設(shè)于輔助電極2 2的外側(cè)。并且輔助電極附件2 4還將試樣腔2 3罩于其內(nèi)， 輔助電極附件24的頂端高度高于試樣腔23的頂端高度。該輔助電極附件 24的材料為導(dǎo)電材料，可以是惰性金屬或石墨。其中，以采用鉑金材料制 作為較佳。在此需要說(shuō)明的是，該輔助電極附件24可與電解池20的本體 21制作成一體結(jié)構(gòu)，也可以視在線觀測(cè)的目的而進(jìn)行臨時(shí)增加。
由于增加了該輔助電極附件24，使本實(shí)用新型的電解池20最終形成 一新的輔助電極，其面積由原來(lái)的僅為環(huán)形鉑金絲上表面增加至鉑金絲上 表加整個(gè)輔助電極附件24的內(nèi)壁(或外壁)，大大增加了其輔助電極的面 積，并且使輔助電極附件24與工作電極(即試樣l)不處于同一平面上， 從而優(yōu)化了輔助電極與工作電極的空間配置，避免了邊緣效應(yīng)的發(fā)生，提 高了在線觀測(cè)不銹鋼的點(diǎn)蝕等局部腐蝕行為的成功概率，尤其能夠有效觀 測(cè)局部腐蝕行為的萌生期，為驗(yàn)證和修正腐蝕行為機(jī)理提供了真實(shí)的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)支持。
以ECAFM觀測(cè)為例，請(qǐng)參閱圖4b所示，釆用本實(shí)用新型的電解池20 進(jìn)行ECAFM觀測(cè)不銹鋼試樣1的點(diǎn)蝕2行為時(shí)，點(diǎn)蝕2主要在ECAFM的
有效觀測(cè)區(qū)域以內(nèi)部分(即虛線圈內(nèi))形成，而有效視場(chǎng)區(qū)域以外部分(即 虛線圈外)的點(diǎn)蝕2行為十分輕微，與傳統(tǒng)的電解池10的觀測(cè)效果相比(見 圖4a),優(yōu)勢(shì)十分顯著。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō) 明本實(shí)用新型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的 實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的 權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于原位觀測(cè)的三電極電解池，該電解池包括本體、設(shè)于本體內(nèi)的參比電極和輔助電極，本體上端開口，底部設(shè)有向內(nèi)凸起的試樣腔，試樣腔外側(cè)的本體底部上開有環(huán)形凹槽，輔助電極嵌于凹槽內(nèi)，其特征在于該電解池還包括輔助電極附件，輔助電極附件呈圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，下端開口，頂端開有圓孔，內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，輔助電極附件罩設(shè)在試樣腔外側(cè)的本體底部上，并與輔助電極相接觸。
2. 如權(quán)利要求l所述的用于原位觀測(cè)的三電極電解池，其特征在于 所述的輔助電極附件將試樣腔罩于其內(nèi)，并且輔助電極附件的頂端高度高于試樣腔的頂端高度。
3. 如權(quán)利要求l所述的用于原位觀測(cè)的三電極電解池，其特征在于 所述的輔助電極附件罩設(shè)于輔助電極的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，并且輔助電極與輔助電極附件的外壁或內(nèi)壁相接觸。
4. 如權(quán)利要求l所述的用于原位觀測(cè)的三電極電解池，其特征在于 所述的輔助電極附件的材料為導(dǎo)電材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于原位觀測(cè)的三電極電解池，其特征在于 所述的輔助電極附件的材料為惰性金屬或石墨。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于原位觀測(cè)的三電極電解池，該電解池通過(guò)增加一個(gè)類似“罩子”形狀的輔助電極附件，將工作電極罩于其內(nèi)，并與輔助電極相接觸，從而大大增加了輔助電極的面積，優(yōu)化了輔助電極與工作電極的空間配置，從而避免了邊緣效應(yīng)的發(fā)生，提高了在線觀測(cè)不銹鋼的點(diǎn)蝕等局部腐蝕行為的成功概率，尤其能夠有效觀測(cè)局部腐蝕行為的萌生期，為驗(yàn)證和修正腐蝕行為機(jī)理提供了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。
文檔編號(hào)G01N13/10GK201359591SQ20092006687
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者張清廉 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司